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Barretteranordnung. Die wohl zuerst von F e s s e n (l e n angegeaene
Verwendung des Bolometers zu elektrischen Messungen wird heute allgemein als Barretter
bezeichnet. Die Art der Anwen--hing des in Luft oder Vakuum eingeschlossenen Wollastonefadens
in Brücken- oder Kompensationsschaltung ist bekannt. Bei aller Empfindlichkeit der
Anordnung und trotz des außerordentlichen Bedarfs an einer exakten Meßmöglichkeit
für schwächste Wechselströme sind nach diesem Prinzip arbeitende Apparate noch nicht
zur allgemeinen Verwendung und Einführung gelangt. her Grund hierfür liegt im Prinzip
des Verfahrens selbst, nämlich in der Schwierigkeit, die das Umgehen mit thermischen
Energiegri3ßen und Energieänderungen von solch außerordentlicher Kleinheit bereitet;
ist doch die Energie' eines noch gut hörbaren Telephonstromes nur ro bis 14 Watt
und geringer. Bei einem technischen Instrument lassen sich die notwendigsten Grunclledingungen,
nämlich konstante Empfindlichkeit, sowie Unempfindlichkeit gegen äußere Einflüsse
nicht mehr ohne Schwierigkeiten einhalten. Abgesehen von den in der Literatur beschriebenen,
für Elen Laboratoriumsgebrauch l estimmten, mehr behelfsmäßigen Barretteranordnungen
ist nur eine technische Ausfiihrungsforin hekannt geworden, nämlich die von Bela
Gati.
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Durch die den Gegenstand vorliegender hrfindung bildende Anordnung
ist es nun gelungen, dieses Meßverfahren in eine praktisch brauchbare Form zu bringen.
Die Empfindlichkeit gegen äußere Einflüsse, seien sie null thermischer, mechanischer
oder elektrischer Natur, sind in vollkommener Weise behoben, während (las Instrument
an Meßeinpfindlichkeit den höchsten Anforderungen der Wechselstromtechnik entspricht.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird auf die "Zeichnung verwiesen,. auf der
im o')eren Teil als Ausführungsbeispiel der Schaltung (las Schema einer Wheatstoneschen
Brücke und darunter die 1;afiliche Anordnung verans s chaulicht ist.
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In erster Linie ist die Verbesserung der Finrichtung dadurch erreicht,
daß die eigentiiche Brücke ein festes, unveränderliches Ganzes darstellt, ohne Verwendung
variabler 1-ergleiclrswiderstäncle. Bei allen bisherigen Ausführungsformen wurden
in der Brückenschaltung als Vergleichswiderstände a, h und c Solche mit Reguliermöglichkeit
verwandt, und
zwar in Gestalt von Stöpsel-, Schleif- oder Schie' ewiderständen.
Hiermit war die erste Störungsquelle durch `Fackelkontakte, Ül;ergangswi(lerstände
und Thermokräfte gegeben, die sich sehr störend bemerkbar machen, zumal die Stromstärke
in der Brücke bei Vakuumbarrettern von der Größenordnung eines Miniamperes ist.
Die Brücke wird geinäß vorliegender Erfindung aus drei unveränderlichen Widerständen
a, h, c, beispielsweise Manganinrollen, und der Barretterlampe gebildet,
wol:ei alle vier Zweige, um Temperaturdifferenzen innerhalb des Systems zu vermeiden,
auf kürzestem Wege miteinander verbunden und miteinander verlötet hzw. durch feste
Verschraubung gesichert sind. Infolgedessen ist die Meßanordnung als Trägerin der
Empfindlichkeit in jeder Weise elektrisch, thermisch und mechanisch gesichert, was
sonst nur durch besondere Vorsichtsmaßregeln, wie Temperaturbäder und Wärmeisolatoren,
zu erreichen wäre.
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Da die Kurve, welche die Abhängigkeit der Widerstandsänderung von
der Änderung des den Barretterfaden durchfließenden Stromes darstellt, ein Maximum
besitzt, gibt es einen von den Dimensionen des Fadens abhängigen ganz bestimmten
Brückengleichstrom, damit die Widerstandsänderung durch einen zu messenden übergelagerten
Wechselstrom einen größten Wert erhält. Für technische Zwecke
ist
das beschriebene Ausführungsbeispiel der Meßanordnung,daher so eingestellt, daß
heim Anlegen einer leicht erhältlichen Spannung, z. B. zwei Volt, sowohl die Brücke
im Gleichgewicht ist als auch -der Barretterzweig vom Stromoptimum durchflossen
wird. Als einzigen variablen Widerstand besitzt -die Anordnung einen Abzweigwiderstand
P, durch den kleine Unterschiede der Spannung der Speisebatterie ausgeglichen werden
können. Seine Verwendung birgt aber keine Gefahr im Sinne obiger Ausführungen, da
der Abzweigwiderstand nicht in der Brücke liegt. Ferner ist er nach dem bewährten
Prinzip der Kirchhoffschen Walzenbrücke mit Rollrädchen ausgebildet und wird außerdem
von bedeutend stärkeren Strömen als die Brücke durchflossen, so daß die ofenerwähnten
Nachteile keine Bedeutung haben.
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Da wegen .der außerordentliche Feinheit des Heizfadens mit einem Durchbrennen
desselten zu rechnen und seine Auswechselungsmöglichkeit erwünscht ist, ist .mit
der Verwendung der festen Widerstandswerte noch die Bedingung verknüpft, daß stets
Ersatzlampen vollkommen gleichen Widerstandes benutzt werden, da sonst ein jedesmaliger
Umbau der MeZanordnung durch Änderung der Vergleichswiderstände erforderlich wäre.
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Durch ein besonderes Verfahren ist es gelungen, technisch vollkommen
gleichohmige Barretterfäden im Vakuum herzustellen, so daß nunmehr der Verwendung
der bisher nicht möglichen festen Brücke nichts mehr im Wege steht. Beispielsweise
wird im Innern der Einsatzdose der Barretterlampe ein kleiner Zusatzwiderstand zur
feinen Abgleichung angeordnet. Gleichzeitig ist mit der Verwendung gleichohmiger
Barretter der große technische Vorteil verbunden, daß man, wie bei Gleichstrominstrumenten,
mit einem Instrument von stets gleichem inneren Widerstand auch nach Auswechselung
der Lampe arbeiten kann.
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Eine weitere wesentliche Verbesserung des Apparates besteht in folgendem:
Sämtliche bisher bekannt gewordenen Barretteranordnungen besitzen entweder ziemlich
große räumliche Ausdehnungen, oder sie sind. derartig montiert, daß, wie z. B. hei
dem Apparat von B e 1 a G a t i , die einzelnen Teile der Schaltung teils im, teils
auf dem Kasten montiert sind. Da der Barretter in erster Linie als thermisches Instrument
zu betrachten ist, läßt sich die oft beklagte Inkonstanz desselben, das Wandern
des Nullpunktes, vor allem .darauf zurückführen, daß die verschiedenen Teile des
Stromkreises verschiedene Temperatur besitzen, wodurch, abgesehen von der Wirkung
von Thermokräften, bei der Empfindlichkeit der Meß:methode die zu messenden geringen
Effekte verdeckt und so eine Messung unmöglich gemacht wind. Nach vorliegender Erfindung
wird diese Störung in vollkommener Weise dadurch beseitigt, daß sämtliche Teile
der Barretteranordnung, selbstredend mit Ausnahme der Anschlußklemmen, im Innern
eines allseitig geschlossenen Kastens untergebracht, und zwar auf kleinstem Raum
derart zusammengedrängt sind, daß die Gleichheit der Temperatur gewährleistet wird.
Anderseits sind durch diesen gedrungenen Zusamanenbau alle längeren Drahtverbindungen,
vermieden, die besonders bei Hochfrequenzmessungen als Strahlgebilde wirken und
jede Messung vereiteln können.
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Erst die sorgfältige Durchkonstruktion des Barretters nach .den erörterten
Gesichtspunkten hat es möglich gemacht, daß das Instrument jetzt als vollwertiger
Meßapparat zu betrachten ist. Die in -den Ansprüchen enthaltenen Merkmale sind durchaus
grundlegender und entscheidender Natur für die Verwendbarkeit der Bolometerrnethode
überhaupt. Ferner ist dadurch an Stelle des umständlichen physikalischen Aufbaues
ein Instrument einfachster Form geschaffen.